Сайт Өрлеу

Реализация STEM образования на элективных курсах робототехники

Реализация STEM образования на элективных курсах робототехники

Т.Ю. Саворовская, Б.А. Жаукенова,
Филиал АО НЦПК «Өрлеу»
Институт повышения квалификации
педагогических работников
по Павлодарской области
г.Павлодар, Казахстан

Summary: a New trend in the world system of STEM education has become robotics, which helps to develop skills in programming and design, being the integrator of all four components of  STEАM.
Key words: STEM – education, robotics, programming, design.
Аңдатпа: ҒТЖ-ның жаһандық жүйесіндегі жаңа үрдіс STEM –нің барлық төрт  компонентінің интеграторы бола отырып, бағдарламалау және құрылыс дағдыларын дамытуға  робототехника  мүмкіндік береді.
Тірексөздер: ЅТЕМ – білім, робот техникасы, бағдарламалау, құрастыру.

Философия STEM – образования заключается в том, чтобы сделать мировоззрение наших учеников цельным, помогающим решать встречающиеся в жизни проблемы, используя теоретические знания из разных наук. Аббревиатура STEM расшифровывается как: S – science (естественные науки), T – technology (технологии), Е-engineering (инженерия), М-mathematics (математика).
Новым трендом в мировой системе STEM- образования стала робототехника, которая позволяет развивать навыки программирования и конструирования, являясь интегратором всех четырех компонентов STEM.
В Казахстане также начато активное развитие STEM- образования. Подтверждением тому является обозначенный переход на обновленное содержание школьного образования в контексте STEM в рамках Государственной программы развития образования и науки на 2016-2019 гг. Для реализации новой образовательной политики планируется включение в учебные программы STEM-элементов, направленных на развитие новых технологий, научных инноваций, математического моделирования.
Руководители казахстанского образования и все педагогическое сообщество обратило внимание на эту технологию, потому что актуальной является задача  обеспечить условия для развития научно-математических, инженерно-конструкторских, художественно-креативных знаний и навыков обучающихся. В том числе, посредством  развития дивергентного мышления, исследовательских компетенций, лидерских качеств, навыков работы в коллаборативном сотрудничестве.
Внедрение STEM-образования предполагает:
      Создание Портала для обеспечения единого  пространства, координации и развития проекта STEM – образования.
      Разработка собственных STEM-проектов обучающихся  с учетом специфики региона, сильных сторон и контингента обучающихся школы.
      Повышение интереса обучающихся  к инженерным и техническим специальностям и мотивирование  к продолжению образования в научно-технической области, бизнес среде.
      Привлечение внимания школьников к техническому творчеству,  новым технологиям, исследованиям в межпредметных/смежных областях, фокусирование на развитии умений и формировании навыков поколения молодых инноваторов (креативность, умение видеть и решать проблемы, умение работать в команде, коммуникативные навыки).
      Активное участие обучающихся в проведении международных конференций, семинаров по вопросам STEM-образования.
      Подготовка  тренеров, учителей, обученных  по курсу «Предпринимательство».
      Обучение школьников по курсу «Обучение предпринимательству» в рамках образовательной области предметов «Глобальные перспективы», «Экономика».
      Разработка инновационных проектов по экологии и устойчивому развитию.
      Публичные выставки достижений  обучающихся в области STEM-образования через выставочные павильоны ЭКСПО (по образцу ведущих мировых выставок).
      Участие школьников в реализации социальных  проектов.
Это масштабные задачи, и они диктуют необходимость учителям математики, информатики и преподавателям «Робототехники» объединиться и координировать свою работу по совершенствованию метапознавательного потенциала учащихся, в том числе, чтобы сделать ее наиболее эффективной.
Робототехника  вызывает неподдельный интерес у учащихся из-за новизны, актуальности. Конструирование и программирование роботов при командной работе над проектом с использованием LEGO EDUCATION  EV3 повышает мотивацию к изучению чисто теоретической математики. Программы STEM также отличаются активной коммуникацией и командной работой. На стадии обсуждения создается свободная атмосфера для дискуссий и высказывания мнений. Они бывают настолько свободны, что не боятся высказать любое свое мнение, они учатся говорить и презентовать. Большую часть времени дети за партой не сидят, а тестируют и развивают свои конструкции. Они все время общаются с инструкторами и своими друзьями по команде. Когда дети активно участвуют в процессе, они хорошо запоминают урок.
Например, в обновленной программе по математике в 5 классе при изучении в разделе «Числа» подраздела «Операции над числами»  ставится учебная цель: «Сравнивать натуральные числа, в том числе с помощью координатного луча». Эти знания востребованы при выполнении практических заданий по робототехнике по теме «Программные блоки – блоки данных».
Практическое задание: необходимо написать программу движения робота, останавливающегося при достижении черной линии с использованием интерпретации значений датчика цвета.
Решение:
Проведенный эксперимент показал нам, что при пересечении черной линии, значение датчика цвета в режиме «Яркость отраженного света» равняется 6. Значит, для выполнения Задачи №1 наш робот должен двигаться прямолинейно, пока искомое значение датчика цвета не станет меньше 7. Воспользуемся уже знакомым нам программным блоком «Ожидание» Оранжевой палитры. Выберем требуемый условию задачи режим работы программного блока «Ожидание» (Рис. 5).

Необходимо также настроить параметры программного блока «Ожидание». Параметр «Тип сравнения» (Рис. 6 поз. 1) может принимать следующие значения: «Равно»=0, «Не равно»=1, «Больше»=2, «Больше или равно»=3, «Меньше»=4, «Меньше или равно»=5. В нашем случае установим «Тип сравнения» в значение «Меньше». Параметр «Пороговое значение» установим равным 7 (Рис.6 поз. 2).

Как только установится значение датчика цвета меньше 7, что случится, когда датчик цвета окажется расположенным над черной линией, нам необходимо будет выключить моторы, остановив робота. Задача решена (Рис. 7).

Из текста задачи явно просматривается необходимость практического применения знаний из обозначенной темы по математике.
Практически при решении любой задачи из элективного курса «Основы робототехники» необходимы знания из обновленных программ по математике или физике. Осознанное применение математических  знаний для решения задач по программированию с использованием LEGO EDUCATION  EV3 ведет к формированию подлинной функциональной грамотности школьников и соответственно к большей конкурентной способности  выпускников в современном, бурно меняющемся мире.
Литература:

  1. Тен А.С. и др. Smart-обучение в системе повышения квалификации педагогов. Методическое пособие. –Алматы: АО НЦПК «Орлеу». 2014. -112с. URL:http://smart.orleu-edu.kz
  2. Кейс Терлоу. Десять трендов современного образования URL:https://www.hse.ru/news/media/63841790.html
  3. Курс «Современные образовательные технологии и SMART» – ваш гид по новым возможностям использования ИКТ на уроке. URL:http://edguru.ru/blog/edutrends/
  4. «Білімді ел — Образованная страна» №20 (57) от 25 октября 2016 г.